DE10061945A1

DE10061945A1 - Busschnittstelle und Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus

Info

Publication number: DE10061945A1
Application number: DE10061945A
Authority: DE
Inventors: Hans-Friedrich Kiefer; Mathias Fiedler; Jochen Huebl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2000-12-13
Filing date: 2000-12-13
Publication date: 2002-07-18
Also published as: EP1346532B1; DE50114355D1; EP1346532A1; WO2002049302A1; US20040075467A1; JP2004516715A; US7064581B2; JP3712707B2

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Busschnittstelle, insbesondere in Kraftfahrzeugen, zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus mit einem Paar komplementärer Busleitungen, aufweisend: eine erste Treiberschaltung (1, 10, 11), deren Eingang (In1) mit dem Busteilnehmer gekoppelt ist und deren Ausgang (Out1) mit der ersten Busleitung (H) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt ist, und eine zur ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) komplementär wirkende zweite Treiberschaltung (2, 20, 21), deren Ausgang (Out2) mit der zweiten Busleitung (L) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt ist, wobei der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2, 20, 21) mit dem Ausgang (Out1) der ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) gekoppelt ist.

Description

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf eine Busschnittstelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie auf ein Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 7.

Stand der Technik

Busschnittstellen bzw. Ankopplungsverfahren sind z. B. für einen Controller-Area-Network- Bus (CAN-Bus) in Kraftfahrzeugen bekannt. Ein solcher Bus weist ein Paar von Busleitun gen auf, dessen eine Busleitung im Zeitverlauf einen zur anderen Busleitung jeweils kom plementären Signalpegel aufweisen soll. Die Busschnittstellen dienen zur gegenphasigen Ankopplung von Busteilnehmern wie z. B. Kommunikationskomponenten, Systemen und/oder Subsystemen den Bus. Bekannt ist eine Busschnittstelle mit einem Paar von Trei berschaltungen, und zwar einer ersten Treiberschaltung, deren Ausgang mit der ersten Bus leitung gekoppelt ist, und einer zur ersten Treiberschaltung komplementär arbeitenden zweiten Treiberschaltung, deren Ausgang mit der zweiten Busleitung gekoppelt ist. Hierbei weist jede Treiberschaltung ein Schaltelement auf, wobei das eine als p-Kanal-Transistor und das andere als n-Kanal-Transistor realisiert ist.

Bei einer solchen Busschnittstelle sind die Eingänge beider Treiberschaltungen mit dem Busteilnehmer gekoppelt. Durch ein Invertierglied an einem der beiden Eingänge wird eine gegenphasige Ansteuerung der beiden Treiberschaltungen bewirkt. Jedoch führt die so ausgestaltete gegenphasige Ansteuerung der beiden Treiberschaltungen wegen Laufzeitunter schieden, Unterschiedlichkeit der jeweils verwendeten p- bzw. n-Kanal-Transistoren und/oder Bauteiletoleranzen zu Phasenverschiebung und Asymmetrie zwischen den Aus gangssignalen der beiden Treiberschaltungen. Infolgedessen besteht die Gefahr, daß die Ausgangssignale nicht genügend präzise gegenphasig sind, was u. a. zu erhöhter hochfre quenter Abstrahlung auf den Ausgängen und den Busleitungen führt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Busschnittstelle mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 hat demge genüber den Vorteil, daß aufgrund der Verwendung des Ausgangssignals der ersten Trei berschaltung zur Ansteuerung der zweiten Treiberschaltung eine besser ausgeprägte Gegen phasigkeit der beiden Ausgangssignale erzielt werden kann. Der Spannungshub der Aus gangssignale kann konstant gehalten werden. Somit wird die hochfrequente Abstrahlung vermindert.

Vorteilhaft ist es desweiteren, zur Ansteuerung der zweiten Treiberschaltung einen Span nungsteiler zwischen den Ausgängen der Treiberschaltungen vorzusehen und die Mitten spannung abzugreifen. Die zweite Treiberschaltung kann als Regelkreis ausgestattet sein, welcher die Mittenspannung des Spannungsteilers auf einen vorbestimmten Wert, insbe sondere auf die Hälfte der Versorgungsspannung ausregelt. Die zweite Treiberschaltung ist vorteilhafterweise durch einen Operationsverstärker gebildet. Bei dem Bus kann es sich, wie in Kraftfahrzeugen heute üblich, um einen CAN-Bus handeln, der insbesondere ein serieller Bus ist. Die Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zum Ankoppeln eines Busteil nehmers an einen Bus.

Vorteilhaft ist auch die Verwendung eines Differenzverstärkers mit einem Differenzaus gang, der nur bei einem Empfangssignal aktiviert wird.

Zeichnung

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispieles und der Zeichnung näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Busschnittstelle,

Fig. 2A ein Zeitdiagramm von Signalverläufen in einer Busschnittstelle des Standes der Technik und

Fig. 2B ein Zeitdiagramm von Signalverläufen in der erfindungsgemäßen Busschnitt stelle.

Ausführungsbeispiel

Die Busschnittstelle gemäß Fig. 1 ist dazu bestimmt, zwischen einen Busteilnehmer (nicht dargestellt) am Eingang In1 und einen Bus mit den Leitungen H, L an den Ausgängen Out1, Out2 geschaltet zu werden.

Bei dem Bus handelt es sich typischerweise um einen seriellen Controller-Area-Network- Bus, wie er in Kraftfahrzeugen eingesetzt wird. Der Bus weist zwei komplementäre Leitun gen H, L auf, deren Signalpegel zueinander gegenphasig sein sollen, d. h. wenn das Signal auf der einen Busleitung niederpegelig ist, soll das Signal auf der anderen Busleitung hochpegelig sein.

Die Gegenphasigkeit der Signale auf den beiden Busleitungen H, L wird durch zwei Trei berschaltungen 1, 10, 11, 2, 20, 21 gewährleistet. Die erste Treiberschaltung 1, 10, 11 mit Schaltelement 1 und Widerständen 10, 11 ist eingangsseitig mit dem Busteilnehmer ver bunden. Ist das Schaltelement 1 leitend, so ist die Ausgangsleitung Out1 hochpegelig. Sperrt das Schaltelement 1, so ist das Ausgangssignal Out1 entsprechend niederpegelig. Die zweite Treiberschaltung 2, 20, 21 ist eingangsseitig nicht mit dem Busteilnehmer gekoppelt, sondern erhält an ihrem Eingang In2 ein vom Ausgang Out1 der ersten Treiberschaltung 1, 10, 11 stammendes Signal. Das Signal wird in der Mitte eines Spannungsteilers mit den Widerständen 3, 4 abgegriffen, der zwischen die beiden Ausgänge Out1, Out2 geschaltet ist.

Über Widerstände 3, 4, 5, 6 werden die Ruhepegel an den Ausgängen eingestellt. U be zeichnet die Versorgungsspannung.

Die zweite Treiberschaltung 2, 20, 21 weist einen Operationsverstärker 2 auf, der so be schaltet ist, daß er als Regelkreis funktioniert. Der Regelkreis ist mittels Widerstand 20 am invertierenden Eingang und Spannungsquelle 21 am nicht-invertierenden Eingang derart eingestellt, daß die Mittenspannung UM den Spannungsteiler, der durch die beiden Wider stände 3, 4 gebildet wird, auf die halbe Versorgungsspannung U/2 geregelt wird. Steigt also das Ausgangssignal Out1 an, so steigt auch die Mittenspannung UM an. Diese Mittenspan nung UM wird auf den invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 20 rückgeschleift. Als Reaktion auf das Ansteigen der Eingangsspannung am invertierenden Eingang senkt der Operationsverstärker 20 den Spannungspegel am Ausgang Out2 entsprechend ab, wodurch der Pegel UM auf die halbe Versorgungsspannung U/2 gesetzt wird. Sinkt das Ausgangs signal Out1, so kehrt sich der beschriebene Mechanismus um, und das Ausgangssignal Out2 wird höherpegelig. Damit wird eine Gegenphasigkeit der beiden Ausgangssignale Out1 und Out2 zueinander erzielt.

Da die Treiberschaltung 2, 20, 21 in Abhängigkeit des Signals am Ausgang Out1 der Trei berschaltung 1, 10, 11 gesteuert wird, wird eine Asynchronität der Ausgangssignale, wie sie durch Laufzeitunterschiede und Bauteiletoleranzen in den beiden Treiberschaltungen verur sacht wird, minimiert. Dies führt zu besser ausgeprägter Gegenphasigkeit und geringerer hochfrequenter Abstrahlung der beiden Busleitungen H L.

Fig. 2A, B stellen Zeitverläufe der Spannungen in einer Busschnittstelle des Standes der Technik denjenigen der erfindungsgemäßen Busschnittstelle gegenüber.

Fig. 2A zeigt ein Zeitdiagramm von Signalverläufen in einer Busschnittstelle des Standes der Technik. Deutlich sichtbar ist der zeitliche Versatz zwischen den Signalen Out1, Out2 an den jeweiligen Ausgängen der Busschnittstelle; die Mittenspannung UM weist dement sprechend hohe Spitzen auf. Ferner ist der Spannungshub der beiden Ausgangsspannungen Out1 und Out2 unterschiedlich groß.

Fig. 2B zeigt Zeitverläufe der beschriebenen Signale an der erfindungsgemäßen Busschnitt stelle. Die als Regler ausgestaltete Treiberschaltung 2, 20, 21 regelt die Mittenspannung UM auf konstant U/2 ein, es gibt keinen zeitlichen Versatz zwischen den beiden Ausgangs spannungen Out1 und Out2, und die beiden Ausgangsspannungen Out1 und Out2 weisen gleichen Spannungshub auf.

Beim Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus mit einem Paar kom plementärer Busleitungen H, L wird der Busteilnehmer mit dem Eingang In1 der ersten Treiberschaltung 1, 10, 11 gekoppelt, und der Ausgang Out1 der ersten Treiberschaltung 1, 10, 11 wird mit der ersten Busleitung H des Paares komplementärer Busleitungen gekoppelt wird; der Ausgang Out2 der zur ersten Treiberschaltung 1, 10, 11 komplementär wirkende zweite Treiberschaltung 2, 20, 21 wird mit der zweiten Busleitung L des Paares komple mentärer Busleitungen gekoppelt, wobei der Eingang In2 der zweiten Treiberschaltung 2, 20, 21 mit dem Ausgang Out1 der ersten Treiberschaltung 1, 10, 11 gekoppelt wird.

Bezugszeichenliste

1

Schaltelement

2

Operationsverstärker

3

Spannungsteiler-Widerstand

4

Spannungsteiler-Widerstand

5

Widerstand

6

Widerstand

10

Widerstand

11

Widerstand

20

Widerstand

21

Spannungsquelle
H, L Busleitungen
In1 Eingang
In2 Eingang
Out1 Ausgang
Out2 Ausgang
UM Mittenspannung
U Versorgungsspannung

Claims

1. Busschnittstelle, insbesondere in Kraftfahrzeugen, zum Ankoppeln eines Busteil nehmers an einen Bus mit einem Paar komplementärer Busleitungen (H, L), aufwei send:
eine erste Treiberschaltung (1, 10, 11), deren Eingang (In1) mit dem Busteilnehmer gekoppelt ist und deren Ausgang (Out1) mit der ersten Busleitung (H) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt ist, und
eine zur ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) komplementär wirkende zweite Treiber schaltung (2, 20, 21), deren Ausgang (Out2) mit der zweiten Busleitung (L) des Paa res komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2, 20, 21) mit dem Ausgang (Out1) der ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) gekoppelt ist.

2. Busschnittstelle gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2, 20, 21) mit dem Ausgang (Out1) der ersten Trei berschaltung (1, 10, 11) über den Mittenabgriffspunkt (UM) eines Spannungsteilers (3, 4) verkoppelt ist, der zwischen die beiden Ausgänge (Out1, Out2) der beiden Treiberschaltungen (1, 10, 11; 2, 20, 21) geschaltet ist.

3. Busschnittstelle gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trei berschaltung (2, 20, 21) als Regler ausgestaltet ist, welcher den Mittenabgriffspunkt (UM) des Spannungsteilers (3, 4) potentialmäßig auf einen vorbestimmten Wert re gelt.

4. Busschnittstelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, die zweite Treiberschaltung (2, 20, 21) einen Operationsverstärker (2) aufweist.

5. Busschnittstelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Treiberschaltung (1, 10, 11) am Eingang (In1) Signale einer Kraftfahr zeug-Kommunikationskomponente erhält.

6. Busschnittstelle gemäß einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus ein Contoller-Area-Network-Bus ist.

7. Verfahren zum Ankoppeln eines Busteilnehmers an einen Bus mit einem Paar kom plementärer Busleitungen (H, L), wobei
der Busteilnehmer mit dem Eingang (In1) einer ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) gekoppelt wird und der Ausgang (Out1) der ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) mit der ersten Busleitung (H) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt wird und
der Ausgang (Out2) der zur ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) komplementär wir kende zweite Treiberschaltung (2, 20, 21) mit der zweiten Busleitung (L) des Paares komplementärer Busleitungen (H, L) gekoppelt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2, 20, 21) mit dem Ausgang (Out 1) der ersten Treiberschaltung (1, 10, 11) gekoppelt wird.

8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (In2) der zweiten Treiberschaltung (2, 20, 21) mit dem Ausgang (Out1) der ersten Treiber schaltung (1, 10, 11) über den Mittenabgriffspunkt (UM) eines Spannungsteilers (3, 4) verkoppelt ist, der zwischen die beiden Ausgänge (Out1, Out2) der beiden Trei berschaltungen (1, 10, 11; 2, 20, 21) geschaltet ist.

9. Verfahren gemäß Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Trei berschaltung (2, 20, 21) als Regler (20, 21) wirkt, welcher den Mittenabgriffspunkt (UM) des Spannungsteilers (3, 4) potentialmäßig auf einen vorbestimmten Wert re gelt.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, die zweite Treiberschaltung (2, 20, 21) als Operationsverstärker wirkt.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Treiberschaltung (1, 10, 11) am Eingang (In1) Signale einer Kraftfahrzeug- Kommunikationskomponente erhält.

12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bus ein Contoller-Area-Network-Bus ist.